7.4.2第二次 生物大灭绝
又称：泥盆纪大灭绝
时间：距今3.65亿年前的泥盆纪后期。
事件：海洋生物遭受了灭顶之灾
主要原因：也是由于地球气候变冷和海洋退却造成的
泥盆纪(Devonian period)
古生代地第四个纪
约开始于4.05亿年前
结束于3.5亿年前
持续约5000万年

泥盆纪分为早、中、晚3个世
地层相应的分为下、中、上3个统
泥盆纪古地理面貌较早古生代有了巨大地改变
表现为陆地面积的扩大
陆相地层的发育
生物界的面貌也发生了巨大的变革
陆生植物、鱼形动物空前发展
两栖动物开始出现，无脊椎动物的成分也显著改变

鱼类地时代
泥盆纪是脊椎动物飞越发展的时期
鱼类相当繁盛
各种类别的鱼都有出现
故泥盆纪被称为“鱼类的时代”
最重要的是从总鳍类演化而来的
两栖类、爬行类的祖先——四足类（四足脊椎动物）的出现

对古气候的研究显示
泥盆纪时期是温暖的
化石记录说明当时远至北极地区都处于温带气候
第二次物种大灭绝发生在泥盆纪晚期
其原因也是地球气候变冷和海洋退却

在距今约3.65亿年前的泥盆纪后期
历经两个高峰，中间间隔100万年
是地球史上第四大的物种灭绝事件
海洋生物遭到重创

7.4.3第三次 生物大灭绝
又称：二叠纪大灭绝
时间：距今2.5亿年前的二叠纪末期，
事件：导致超过95%的地球生物灭绝。
主要原因：海平面下降和大陆漂移造成气候突变、沙漠范围扩大、火山爆发等一系列原因
二叠纪（Permian period）是古生代的最后一个纪
也是重要的成煤期
二叠纪分为早二叠世、 中二叠世和晚二叠世
二叠纪开始于距今约2.95亿年
延至2.5亿年
共经历了4500万年
二叠纪的地壳运动比较活跃
古板块间的相对运动加剧
世界范围内的许多地槽封闭并陆续地形成褶皱山系
古板块间逐渐拼接形成联合古大陆（泛大陆）
陆地面积的进一步扩大，海洋范围的缩小
自然地理环境的变化
促进了生物界的重要演化
预示着生物发展史上一个新时期的到来

距今约2.5亿年前的二叠纪末期
发生了有史以来最严重的大灭绝事件
估计地球上有96%的物种灭绝
其中90%的海洋生物和70%的陆地脊椎动物灭绝
三叶虫、海蝎以及重要珊瑚类群全部消失
陆栖的单弓类群动物和许多爬行类群也灭绝了
这次大灭绝使得占领海洋近3亿年的主要生物从此衰败并消失
让位于新生物种类
生态系统也获得了一次最彻底的更新
为恐龙类等爬行类动物的进化铺平了道路
科学界普遍认为
这一大灭绝是地球历史从古生代向中生代转折的里程碑
其他各次大灭绝所引起的海洋生物种类的下降幅度都不及其1/6
也没有使生物演化进程产生如此重大的转折

科学家认为
在二叠纪曾经发生海平面下降和大陆漂移
这造成了最严重的物种大灭绝
那时，所有的大陆聚集成了一个联合的古陆
富饶的海岸线急剧减少
大陆架也缩小了
生态系统受到了严重的破坏,很多物种的灭绝是因为失去了生存空间
更严重的是，当浅层的大陆架暴露出来后
原先埋藏在海底的有机质被氧化
这个过程消耗了氧气
释放出二氧化碳
大气中氧的含量有可能减少了
这对生活在陆地上的动物非常不利
随着气温升高
海平面上升
又使许多陆地生物遭到灭顶之灾
海洋里也成了缺氧地带
地层中大量沉积的富含有机质的页岩是这场灾难的证明
这次大灭绝是由气候突变、沙漠范围扩大、火山爆发等一系列原因造成


陨石撞击
有些科学家认为，陨石或小行星撞击地球导致了二叠纪末期的生物大灭绝。如果这种撞击达到一定程度，便会在全球产生一股毁灭性的冲击波，引起气候的改变和生物的死亡。搜集到的一些证据引起了人们对这种观点的重视。但大多数生物科学家认为这场灭绝是由地球上的自然变化引起的。

气候的改变
有些科学家认为，气候的变化是形成这场大灾难的主要原因。因为二叠纪末期形成的岩石显示，当时某些地区气候变冷，在地球两极形成了冰盖。这些巨大的白色冰盖将阳光发射回太空，会进一步降低全球气温，使陆上和海上的生物很难适应。如果再加上海平面下降和火山爆发，这就会成为灭顶之灾。

大气成分的改变
有些生物学家认为，生活方式比较活跃积极的动物，如似哺乳类的单弓类动物需要比别的动物更多的氧气，他们可能是因为大气成分的改变而灭绝的。因为二叠纪末期气温的降低会导致海平面的下降。海床的辽阔煤层区就会暴露在外面，释放出大量二氧化碳到大气中，大气中的氧气含量就会相对减少。

火山活动
火山爆发回喷出大量气体和火山尘埃进入大气层。火山灰山团不仅会使动物窒息而死，还有可能遮蔽太阳，使全球气温降低。所以，火山活动也可能是二叠纪末期灭绝事件的原因之一。西伯利亚就曾经发现当时火山猛烈爆发所喷出的物质。

沙漠的肆虐
二叠纪的陆块碰撞接壤而形成了庞大的盘古大陆。来自海上的雨水和雾气再也无法深入内陆地区。于是二叠纪的某些区域就越来越干燥炎热，致使沙漠范围越来越广，无法适应干旱环境的动物就灭绝了。

7.4.4第四次
生物大灭绝
又称：三叠纪大灭绝
时间：距今2亿年前的三叠纪晚期。
事件：发生了第四次生物大灭绝，爬行类动物遭遇重创
主要原因：海平面下降之后又上升了，出现了大面积缺氧的海水

三叠纪(Triassic period)是爬行动物和裸子植物的崛起)是中生代的第一个纪
它位于二叠纪(Permian)和侏罗纪(Jurassic)之间
始于距今2.5亿年至2.03亿年
延续了约5000万年

许多地槽转化为山系
陆地面积扩大
产生了一些内陆盆地
这种新的古地理条件导致沉积相及生物界的变化
从三叠纪起
陆相沉积在世界各地
尤其在中国及亚洲其它地区都有大量分布
古气候方面
三叠纪初期继承了二叠纪末期干旱的特点
到中、晚期之后
气候向湿热过渡
由此出现了红色岩层含煤沉积、旱生性植物向湿热性植物发展的现象
植物地理区也同时发生了分异。

海洋生物的灭绝
距今1.95亿年前的三叠纪末期
估计有76%的物种
其中主要是海洋生物在这次灭绝中消失
这一次灾难并没有特别明显的标志
只发现海平面下降之后又上升了
出现了大面积缺氧的海水

7.4.5第五次
生物大灭绝
又称：白垩纪大灭绝，恐龙大灭绝
时间：6500万年前后，白垩纪晚期
事件：突然，侏罗纪以来长期统治地球的恐龙灭绝了
主要原因：多次陨星雨造成了全球生态系统的崩溃

白垩纪（Cretaceous Period，Cretaceous）中生代最后的一个纪
白垩纪（Cretaceous period）是中生代的最后一个纪
始于距今1.37亿年
结束于距今6500万年
其间经历了7000万年
无论是无机界还是有机界在白垩纪都经历了重要变革
位于侏罗纪之下、新生界之上
白垩纪是中生代地球表面受淹没程度最大的时期
在此期间北半球广泛沉积了白垩层
1822年比利时学者J.B.J.奥马利达鲁瓦将其命名为白垩系
白垩层是一种极细而纯的粉状灰岩
是生物成因的海洋沉积
主要由一种叫做颗石藻的钙质超微化石和浮游有孔虫化石构成

恐龙时代的终结
距今6500万年前白垩纪末期
是地球史上第二大生物大灭绝事件
约75%--80%的物种灭绝
在五次大灭绝中
这一次大灭绝事件最为著名
因长达14000万年之久的恐龙时代在此终结而闻名
海洋中的菊石类也一同消失
其最大贡献在于消灭了地球上处于霸主地位的恐龙及其同类
并为哺乳动物及人类的最后登场提供了契机
这一次灾难来自于地外空间和火山喷发
在白垩纪末期发生的一次或多次陨星雨造成了全球生态系统的崩溃
撞击使大量的气体和灰尘进入大气层
以至于阳光不能穿透
全球温度急剧下降
这种黑云遮蔽地球长达数年（零点几至几个百万年）之久
植物不能从阳光中获得能量
海洋中的藻类和成片的森林逐渐死亡
食物链的基础环节被破坏了
大批的动物因饥饿而死
其中包括恐龙

小行星撞击说
支持小行星撞击说的科学家们推断
这次撞击相当于人类历史上发生过最强烈地震的100万倍
爆炸的能量相当于地球上核武器总量爆炸的l万倍
导致了2.1万立方公里的物质进入了大气中
由于大气中高密度的尘埃
太阳光不能照射到地球上
导致地球表面温度迅速降低
没有了阳光
植物逐渐枯萎死亡
没有了植物
植食性的恐龙也饥饿而死
没有了植食性的动物
肉食性的恐龙也失去了食物来源
它们在绝望和相互残杀中慢慢地消亡
几乎所有的大型陆生动物都没能幸免于难
在寒冷和饥饿中绝望地死去
小型的陆生动物
像一些哺乳动物依靠残余的食物勉强为生
终于熬过了最艰难的时日
等到了古近纪陆生脊椎动物的再次大繁荣

撞击假说的支持者发现了许多有力的证据
来证明他们的观点
最有力的证据
来自在K/T（白垩纪和古近纪）地质界线上发现的铱异常和冲击石英
科学家推测
这种高含量的铱元素就是那颗撞击地球的小行星带来的
冲击石英就是在撞击过程中形成的
但同时撞击所形成的撞击坑却未被找到
多数的陨石坑被认为其大小与推测的不相符

美国人查特吉大约l0年前提出了一种类似的假说
他认为
在白垩纪末期撞击地球的凶手不是一颗小行星或者陨石
而是彗星雨
大量的彗星雨撞击到地球上
形成一个环绕地球一周的撞击带
其中有2块巨大的彗星体成为了恐龙大灭绝的“主犯”
一块形成了我们熟知的墨西哥湾附近的巨大的陨石坑
另外一块撞击到印度大陆上
形成的陨石坑比墨西哥湾附近的陨石坑还大

7.4.6第六次
生物大灭绝威胁

自从人类出现以后
特别是工业革命以后
由于人类只注意到具体生物源的实用价值
对其肆意地加以开发
而忽视了生物多样性间接和潜在的价值
使地球生命维持系统遭到了人类无情地蚕食
科学家估计
如果没有人类的干扰
在过去的2亿年中
平均大约每100年有90种脊椎动物灭绝
平均每27年有一个高等植物灭绝
在此背景下
人类的干扰
使鸟类和哺乳类动物灭绝的速度提高了100-1000倍
1600年以来
有记录的高等动物和植物已灭绝724种
而绝大多数物种在人类不知道以前就已经灭绝了
经粗略测算
400年间，生物生活的环境面积缩小了90%
物种减少了一半
其中由于热带雨林被砍伐对物种损失的影响更为突出
估计从1990-2020年
由于砍伐热带森林引起的物种灭绝
将使世界上的物种减少5%-15%
即每天减少50-150种
在过去的400年中
全世界共灭绝哺乳动物58种
大约每7年就灭绝一个种
这个速度较正常化石记录高7-70倍
在二十世纪的100年中
全世界共灭绝哺乳动物23种
大约每4年灭绝一个种
这个速度较正常化石记录高13-135倍……
以下是一组来自国家环保总局的最新数据
中国被子植物有珍稀濒危种1000种
极危种28种，已灭绝或可能灭绝7种；
裸子植物濒危和受威胁63种， 极危种14种，灭绝1种；
脊椎动物受威胁433种，灭绝和可能灭绝10种……

生物多样性受到有史以来最为严重的威胁
生存问题已从人类的范畴扩展到地球上相互依存的所有物种
许多人都在思考着同样一个问题——我们能留给下一代什么？
是尽可能丰富的世界
还是一个生物种类日渐贫乏的地球？
不断攀升的数字敲响了世纪末的警钟
人类改造世界的美梦蒙上了一层阴影
不少人惊恐地自问：
不曾孤独来世的人类，难道注定要孤独地离开？
答案也许可以从150年前一位印第安酋长的话中找到
——“地球不属于人类，而人类属于地球”。

第六次大灭绝来临
蜜蜂灭绝或引发蝴蝶效应
2013年10月31日
安娜莉-内维茨在《分散、适应与回忆》一书中写道
在过去4年里
蜜蜂蜂群出现了一种令人不安的变化
在养蜂人无助的注视之下
这些群居昆虫原本所具有的机器一般的效率
退化成为无法解释的混乱
工蜂飞走后再也不会回巢
幼蜂在蜂巢中漫无目的地走动
蜂群的日常劳作无人过问
直到蜂蜜生产完全停止
蜂卵因为得不到照料而死去
自从2007年以来
这种被称为“蜂群崩溃综合征”的现象
每年冬天都会使蜂群数量减少大约30%

如果蜜蜂灭绝
它们的消失将引发物种灭绝的多米诺效应
因为从苹果到花椰菜的各类农作物都依赖蜜蜂为其授粉
与此同时
全世界的两栖动物物种有超过1/3面临灭绝威胁
据哈佛大学进化生物学家兼自然资源保护论者E?O?威尔逊估计
每年有2.7万种物种从地球上消失

我们是否处在一次大规模灭绝过程的序幕之中
而这一过程
最终将导致地球上数以百万计的动植物物种
--包括我们人类自己——的消亡？
“第六次灭绝”假设的支持者们认为这个问题的答案是肯定的

有生就有死
每一个物种都要经历一个起源、进化、灭绝的过程
但物种大量同时灭绝就令人费解了
特别是如果物种在不该灭绝的时候灭绝
当然有理由引起人们的高度重视
因为如果目前地球上的生命真的再次处于灾难的边缘
那原因只有一个———人类的活动
《自然》杂志和《科学》杂志先后都触及了一个敏感的话题
———我们可能正在经历第6次大绝灭
虽然比起前几次大绝灭
现在的情况还没有那么严重
但或许这只是个时间问题。
科学家们在对占地球表面面积20%的全球6个生物物种最丰富的地区
进行了为期两年的研究后认为：
由于全球气候变暖
在未来50年中
地球陆地上1/4的动物和植物将遭到灭顶之灾
由于温室效应在短期内难以逆转在将要灭绝的物种中
1/10物种的灭绝将是不可逆转的
根据一份1995年的报告
20世纪物种的灭绝速度是化石记录显示的平均灭绝速度的100到1000倍。
多项研究报告都指出
气候变化是目前导致物种灭绝的重要原因
为了控制温室效应
世界各国曾在1997年12月拟就了《京都议定书》
然而，由于担心拖累本国经济
排放份额占17%的俄罗斯迟迟不愿签字
排放份额占36%、世界最大的污染制造者美国也在2001年宣布退出
小布什甚至还幻想科学家做出温室气体并没有影响到全球气候的论断
减少温室气体排放成了不可完成的任务

这不禁令人又想起了美国印第安酋长的那段名言：
“人类属于大地，而大地不属于人类。
世界上的万物都是相互关联的，
就像血液把我们身体的各个部分联结在一起一样。
生命之网并非人类所编织，
人类不过是这个网络中的一根线、一个结。
但人类所做的一切最终将影响到这个网络，
也影响到人类本身，
因为降临到大地上的一切，
最终都会降临到大地的儿女们身上。



最新相关研究
据美国国家地理网站报道
英格兰利兹大学古生物学家保罗-维格纳尔等人最新研究发现
发生在三叠纪早期
地球生物大灭绝缘于地球表面温度过高
而当前越来越高的地球表面温度
似乎预示着另一场大灭绝的到来

三叠纪早期的大规模生物灭绝
让地球彻底沦为了一颗荒废的行星
一项新的研究表明
造成这种大面积灭绝的原因是
因为地球上大多数生物无法承受地球该阶段过高的表面温度

在2.47亿年至2.52亿年前的时期内
地球正在缓慢地从三叠纪大灭绝的灾难中复苏过来
这次毁灭性的灭绝事件几乎让地球上所有的生命都消失了
包括大多数的陆生植物
整个地球奄奄一息
地球赤道附近的环境几乎让生命体无法生存
英格兰利兹大学古生物学家保罗-维格纳尔在研究中表示
“绿色植物们努力地用光合作用消耗着让地球升温的二氧化碳气体
如果没有这些绿色植物的存在
地球恐怕早已变成了一个超大的温室。”
有一些能在极端环境中侥幸存活下来的顽强生命体
比如一些命大的蜗牛和蛤
也没能熬过这次灾难
在之后的500万年里
地球几乎是一个没有生命的星球
在研究中
维格纳尔和他的同事
对一些从中国南部浅海中搜集到的细小化石进行了仔细研究
中国南部海域在三叠纪时期是属于地球的赤道地区
研究人员通过对化石中氧同位素的检测得出
在三叠纪晚期赤道附近海域的海面温度大约为40摄氏度
这个温度在科学家们看来是“致命的热”
在同样一片海域，平均温度仅为25-30摄氏度

这种高温也解开了萦绕在科学家脑海中的谜题：
为什么地球在三叠纪大灭绝后经历了500万年才恢复过来
而在其他大灭绝后数十万年就回复了生机
这样的灭绝还会再一次发生么？
维格纳尔给出了答案：“从理论上来说，很有可能。”

美国宇航局戈达德太空研究所的研究结果表明
地球表面的平均温度从1880年至今已经上升了0.8摄氏度
而且上升部分的2/3是发生在1975年之后
不过，即使在这样的温度上升速率下
人类距离大灾难那样的气候还比较遥远
在人类灭亡之前，植物会先消失

7.4.7、其他相关生物大灭绝和复苏的观点

为什么人类要花那么大精力来研究绝灭问题呢？
除了科学家打破沙锅问到底的习惯外
更主要的原因是希望能通过研究历史来预测未来


古生物学家揭示出2.52亿年前生物大灭绝和复苏之谜
到目前为止
科学家认为
地球上的植物群和动物群
在这次大灭绝事件后花了相当长的时间进行恢复
到了中三叠世才有所缓和
大约在2.47亿年前左右
来自瑞士苏黎世大学的科学家小组
由古生物学家乌戈?布赫尔（Hugo Bucher）牵头
最新研究透露
诸如古菊石属和牙形化石等海洋生物的群体
在此之前的三百万至四百万年就开始复苏
科学家们绘制了详细的温度变化曲线
研究当时的全球性气候和大气中二氧化碳水平
分析在三叠纪早期
这样的波动对海域生物的多样性和陆生植物群会构成怎样的影响
而在距离这段时期不久
全球环境还经历了大范围的降温和非常温暖的阶段

奥陶纪末大灭绝
奥陶纪末大灭绝由前、后两幕组成
其间相隔约50 万～100万年
第一幕是生活在温暖浅海或较深海域的许多生物都灭绝了
灭绝的属占当时属总数的60%～70%
灭绝种数更高达80%
第二幕是那些在第一幕灭绝事件中幸存的较冷水域的生物又遭灭顶之灾
科学家认为
气候变化及其相关事件是造成这两幕生物灭绝的主要原因
当时在南半球(冈瓦纳大陆及其边缘)发育着广阔的大陆冰盖
当冰盖形成并达到最高峰时
全球大气和海水温度大幅度急剧下降
处于高纬度海域的浅、冷、高密度海水向下及向赤道方向迁移
从而产生了富氧和富营养的冷深水流
海洋环境发生了强烈变化
大洋水体发生翻转
冰盖形成还使全球海平面大幅度下降约50～100 米
同时，海水的碳、氧稳定也发生显著游移
水圈和大气圈中二氧化碳含量降低
引起强烈的冰室效应
使大陆冰川继续扩大
这些事件的综合效应导致许多生活于温暖水域的生物灭绝
在50 万～100 万年的冰期内
深海里几乎没有多少生物
它们主要生存于凉(冷)水域的浅海海底
繁盛的是与少量笔石、三叶虫相伴生存的赫南特贝腕足动物群
随着大陆冰川的快速消融
大气和海水温度迅速回升
海平面也很快回升
全球规模的海侵和缺氧事件发生了
海中有毒水体随上升洋流侵漫到陆表海域
那些凉(冷)水域中的动物几乎无处藏身
只有少量属种侥幸逃脱
幸存至志留纪
成为崭新生物群繁衍的主力军



五次大灭绝事件
下表列出5个最主要的灭绝事件
是由大卫?骆普和杰克?塞科斯基于1982年发布的论文
被广泛认为的主要灭绝事件
奥陶纪-志留纪灭绝事件（英语：Ordovician–Silurian extinction event）
发生在奥陶纪晚期或奥陶纪与志留纪过渡时期
4.50亿年前至4.40亿年前
27%的科与57%的属灭种
从灭种的生物分类的属的数量
被评为五次大灭绝事件的第二位
直接原因是冈瓦纳大陆进入南极地区
影响全球环流变化
导致全球冷化进入安第斯-撒哈拉冰河时期
海面大幅度下降。

泥盆纪后期灭绝事件（英语：Late Devonian extinction）
3.75亿年前至3.60亿年前
接近泥盆纪-石炭纪过渡时期
主要是海洋生物的物种灭绝
陆地生物受影响不显著
19%的科、50%的属
这次大灭绝事件持续了近2000万年
期间有多次灭绝高峰期
造礁生物消失
竹节石类、腕足动物的3个目、四射珊瑚10多个科灭亡
称凯勒瓦瑟尔事件
也称弗朗斯-法门事件

由于灭绝事件持续时间很长
其根源很难辨识
可能的生物学原因是在此前的泥盆纪陆生植物大量繁育
导致地球大气中氧含量的增加、二氧化碳的大幅减少
地球进入卡鲁冰河时期所致
陆生植物进化出发达的根系深入地表土之下数米
加速了陆地岩石土壤的风化
大量铁等元素释放进入地表水
造成了水系的富营养化大暴发
导致了海底缺氧事件
海洋表层的繁盛的有机物的沉降
使得全球碳循环中大气层的二氧化碳大量进入海底沉积层
也加强了地球冷化
泥盆纪也是陆地上生成大煤田的时期
这也加剧了二氧化碳固化入岩石圈。

二叠纪-三叠纪灭绝事件
2.51亿年前的二叠纪-三叠纪过渡时期
地球上发生了最大规模的物种灭绝事件
许多动物门类整个目或亚目全部灭亡
曾普遍生长舌羊齿植物群
二叠纪末几乎全部绝灭
早古生代繁盛的三叶虫全部消失
蜓类原有40多个属
该世结束时全然无存
菊石有10个科绝灭；
腕足类在同期大约有140个属所余无几
总共57%的科、83%的属
53%的海洋生物的科、84%的海洋生物的属、
大约96%的海洋生物的种，
估计有70%的陆地生物包括昆虫的物种灭绝了
对于植物的影响较不明确
但此次灭绝后新植物类群占优势
全世界几乎没有三叠纪早期的煤田形成
这次大灭绝事件的可能成因
包括西伯利亚大规模玄武岩喷发
造成的附近浅海区可燃冰融化大量释放温室气体甲烷
盘古大陆形成后改变了地球环流与洋流系统等等。

三叠纪-侏罗纪灭绝事件
2.0亿年前的三叠纪-侏罗纪过渡时期
23%的科与48%的属的生物灭绝了
其原因尚无定论。

白垩纪-第三纪灭绝事件 (缩写为K-T灭绝):
6千5百万年前
大约17%的科、50%的属[3]、75%的物种灭绝了
其成因一般认为是墨西哥尤卡坦半岛的陨石撞击。

7.4.8、生物大灭绝和复苏的原因分析
自生命起源到现在的数十亿年间
地球上大约出现过数十亿个物种
而现存的物种只有大约数百万个
也就是说，地球上曾经出现过的物种
99％以上都已灭绝
没有一个物种能够永世长存
现存的物种以后也会一个一个地灭绝
物种灭绝是一个一直在发生的过程
大部分（约占三分之二）的灭绝
是由于不同物种之间的竞争、环境的变化等进化因素
分散地发生的，被称为背景灭绝
但是剩下的三分之一的灭绝
却是集中发生的
在比较短的时间内
仿佛祸从天降
许多物种一起灭绝
被称为大灭绝。

物种大灭绝让地层中的化石分布出现了断层
某类群的化石完全消失了
而被新的化石类群所取代
地质学家根据古生物化石类群的更替现象来划分地质年代
把地质年代划分为古生代、中生代和新生代三个时期
每代之下再分为几个纪
古生物化石的更替现象在代与代更替时表现得最明显
从古生代的最后一个纪（二叠纪）到中生代的第一个纪（三叠纪）
化石分布存在着最显著的跳跃
表明发生了生物史上最大的一次灭绝：
在古生代大量存在的三叶虫到了二叠纪末期（约2亿2500万年前）再也找不到
而且96％的海洋生物物种也都灭绝了
从中生代的最后一个纪（白垩纪）到新生代的第一个纪（第三纪）的化石分布变化也非常明

绝灭是各种灾害共同影响的结果
科学家一直在研究绝灭的起因和规律
并提出了多种解释
比如陨星撞击、宇宙射线变强、火山喷发、气候变化、大气成分变化、海洋盐度变化、地磁变化等
这些观点虽然听起来各不相关
但大致可以分成两部分
也就是来自地球内和地球外的影响

我们已经知道
像火山喷发、海洋污染、温室效益等环境变化可以导致生物的灭绝
而如果其中一个或几个因素的大量累积就可能造成严重的生态灾难
从上述对各次大绝灭的原因分析来看
气候及环境的剧烈变化恐怕才是最直接的原因
恶劣的环境使大量生物无法适应
像生存适应、优胜劣汰等
一些在正常进化(包括正常绝灭在内)过程中被认为是很重要的因素
在大绝灭时却可能根本不起作用
能否渡过大绝灭在很大程度上
取决于其对周围事物的防护屏蔽能力、生殖、遗传方式以及某些生理特征等。
这也解释了为什么有些生物会整个类别就此消失
而有些生物却基本没有受到影响
这里，达尔文的连续地、渐变地自然选择理论不再适用
取而代之的是跳跃式的大突变的进化

分别来看
地内、地外的影响都能造成严重的生物绝灭事件
而当两者同时发生作用时
后果无疑将更加严重
比如地球本身板块活动就异常活跃
多个火山大规模喷发
地震频繁发生
而此时再有陨星撞击则无异于雪上加霜
撞击将使地球地质构造进一步改变
生态系统也进一步恶化
环境恶化使地球再次面临危机

天文因素的研究为解释大绝灭的周期性等特点提供了线索
在银河系所在平面集中着大量的恒星和星际尘埃
是银河系的引力异常区之一
有一种观点认为
当太阳系穿过该平面时
由于引力异常，磁场、宇宙射线、星际尘埃等都可能出现异常情况
引力异常可以导致小行星或彗星偏离原来轨道造成撞击事件
同时这些物理量的异常还可以引起地球系统物理性质的长期改变
从而导致环境变化
另一个假说是假设太阳系是一个双星系统
可能存在一颗褐矮星或未知行星
它其实是太阳的伴星
大概每隔2600万年到达近日点
从而使奥尔特云的平衡状态被破坏
使部分彗星飞向太阳系内部
因为这个假设的结果是使地球上生命大量死亡
科学家们把这颗伴星称作Nemesis
也就是希腊神话中的“复仇女神”
去年，美国宇航局还向太空发射了一颗新型红外线天文望远镜
以寻找这颗“灾星”

7.4.9资料：恐龙究竟是如何灭绝的？
大约在距今2.3亿年前的三叠纪，恐龙首次出现在地球上。三叠纪末的大绝灭使恐龙逐渐成为生物界的主导。但这个主宰地球1.6亿年之久的庞大动物类群却在距今约6500万年前的白垩纪-第三纪交界时期突然覆灭了。为什么正处于极度繁盛状态的恐龙会在很短的时间里灭绝？好奇心促使中外学者做了大量的研究。
科学家发现，在白垩纪末期地层的黏土层中微量元素铱的含量比其他时期陡然增加了30-160多倍，而铱元素在地壳中属罕见元素但却广泛存在于小行星之中。因而当前最为流行和最有影响的观点是：6500万年前，陨星撞击地球，产生的尘埃遮天蔽日，引发气候剧变，植物大量死去，恐龙因食物匮乏而遭致灭顶之灾。
人们曾经以为墨西哥尤卡坦半岛上直径超过180公里的“奇科苏卢布”陨石坑就是这次撞击的明证。不过研究人员今年细查了从陨石坑正中部位钻孔取出的核心物质后却发现，它的年代距白垩纪的结束至少还有30万年，如果这一结论无误，科学家们就不得不去寻找更合适的陨石坑。
对恐龙灭绝之谜的解释与说法其实还有很多，公开发表的就有一百多种。
1.“氧气陡降论”。6500万年前地球气候陡然变化，气温大幅下降，造成大气含氧量下降，令恐龙无法生存。问题是：如果如此，那当时氧气含量是如何陡降的呢？
2.“气温下降论”。恐龙是冷血动物，身上没有毛或保暖器官，无法适应地球气温的下降，都被冻死了。不过，为什么蛙类、鳄鱼以及其它许多对气温同样很敏感的动物都得以幸存，惟独恐龙就不能呢？
3.“性别失调论”。由于天气寒冷，恐龙妈妈孵出的大多是雄性小恐龙，这使恐龙世界雌雄比例严重失调，随着雌性恐龙的逐渐减少，恐龙家族也就走向了灭亡。可是海龟的性别也受温度调控，为什么气候剧变却对它们表现出偏爱呢？
4.“酸雨论”。
白垩纪末期可能下过强烈的酸雨，使土壤中包括锶在内的微量元素被溶解，恐龙通过饮水和食物直接或间接地摄入锶，出现急性或慢性中毒，最后一批批死掉了。但很难想象地球曾经历过如此严重的环境污染。
5.“中毒论”
地球上曾经有一段被子植物时期，这些植物含有毒素，恐龙吃它们吃得太多了，体内毒素聚集过多，都被毒死了。但费解的是，植物不可能一下子毒死散布在各地的所有恐龙。尽管化石中有些恐龙的脖子向后拉出看似中毒的反应，但那其实可能是死后身体干燥收缩的缘故。
6.“种族老化论和哺乳类竞争论”
恐龙年代末期出现了最初的哺乳类动物，这些动物属啮齿类，可能以恐龙蛋为食。这种小动物缺乏天敌，越来越多，最终吃光了恐龙蛋。可事实上哺乳类早就和恐龙并存着，没有理由到白垩纪末才突然把恐龙蛋吃光。
7.“臭氧层破坏论”。恐龙的屁中臭气只占所泄之气的1%，而无臭味的氮、二氧化碳、氢、甲烷则占了很大比重，部分重达80至100吨的恐龙，每天要吃130至260公斤食物。恐龙不断放屁，甲烷最终破坏了臭氧层，从而导致恐龙绝种。不过，如果甲烷是这样逐步累积的，那么环境的恶化也应该是逐步的，不太可能突然出现大绝灭。
8.大规模的海底火山爆发影响了海水的热平衡，进而使陆地气候发生变化，影响了需要大量食物的恐龙等动物的生存。这其实是“气候变化论”的另一种版本。
9.“地球膨胀论”
地壳的强烈运动引起地球质量向外扩散、体积增大。恐龙等一大批生物因不适应地球表面引力场的减少而灭绝。缺乏说服力的地方是，引力的变化并不是在短期内出现的，恐龙等生物在进化过程中，应该具有相适应的机制。
10.“地磁移动论”。在过去的时代，地球磁极的极圈曾多次发生移动，而每一次移动都导致自然环境的巨大变化，如洪水、海啸、物种灭绝等，最严重的可能导致过文明的彻底终结，所以身体庞大的恐龙逃不过此劫也是情理之中的事。
11.“疾病论”。在恐龙发展到最鼎盛的时候，一场类似于人类目前面临的艾滋病一样的神秘病毒或者瘟疫，突然席卷了整个地球，使称霸地球长达1.6亿年的物种彻底灭绝。
12.“超新星爆发论”。前苏联天文学家什克洛夫斯基认为，是太阳附近的超新星爆发使恐龙灭绝，超新星爆发时，强宇宙线的照射对生物是致命的。
其他还有“蛋壳变厚说”、“海洋收缩说”、“海底沼气喷发说”等等。但是这些推论单独来看似乎都难以解释恐龙和其它动物的突然消失。目前有不少科学家认为，恐龙和同时期其它一些物种的灭绝，很可能是多种因素综合作用的结果。比如说，在比白垩纪-第三纪交界时期更早的时期，地球上火山喷发活动就开始活跃，地球气候变暖，给生态系统带来压力。白垩纪-第三纪交界时期地球所受的外来天体撞击，与火山喷发活动一起，给了恐龙以致命的最后一击。 单独来看似乎都难以解释恐龙和其它动物的突然消失。

7.5关于地球历史大事件的思考

请看上图：
我们可以看到
到目前为止
科学家们为我们描述的地球历史

看完此图
相信我们都有许多疑问
比如：
1、隐生宙为何生物化石较少
1）是原本生物就少？
2）还是化石遭到破坏，遗留下来的就少了？
3）还是没有形成化石的条件，所以化石天生就少？

化石指的是古代生物的遗体
（骨骼、牙齿、甲壳等）、遗物（卵等）、遗迹、脚印等
埋藏在地下变成的石头一样的东西
通过化石记录是了解史前动物生活的方法之一

地质时期的动物遗体及其生命活动的痕迹被沉积物埋藏后
在漫长的地质年代中
经过物理和化学作用的改造（即石化作用）
形成动物化石
动物化石记载了自然界中动物生命的发展历程

数百万年前
一些小型昆虫不幸陷入粘性极强的树脂中
难以逃脱
后来，这些树脂变硬、石化
成为一种独特的生命化石—琥珀。

根据化石研究
地球上最早出现的动物源于海洋
早期的海洋动物经过漫长的地质时期
逐渐演化出各种分支
丰富了早期的地球生命形态

如果一个地质层
没有了化石作为参考
就不能判定其年代久远了吗

2、为何显生宙化石较多？
1）为何化石多?
经历过什么样的过程，才形成化石？
2）什么样的过程，才能保证可以形成化石
同时保证不摧毁以前的化石？
3、为何五次大灭绝时间间隔不相同？
依次是：0.75、1.1、0.5、1.35亿年

百度查得：
太阳围绕银河系中心公转一周的时间为2.5亿年
如果在公转的征途中
存在毁灭地球生物的地方
那么
地球生物毁灭的周期应该为2.5亿年

我们看一下第一次、第四次生物大灭绝
时间差距为2.4亿年
很接近2.5亿年

那么
如果是外界对地球的影响造成生物灭绝
那么
外界对地球的影响应该是相同的
也就是说
第一次、第四次生物大灭绝的现象
应该相同

我们来看一下：
……
“第一次物种大灭绝发生在4亿4千万年前的奥陶纪末期
由于当时地球气候变冷和海平面下降
生活在水体的各种不同无脊椎动物便荡然无存
这是地球史上第一大的物种灭绝事件
约85%的物种灭亡
古生物学家认为这次物种灭绝是由全球气候变冷造成的

距今2亿年前的三叠纪晚期
发生了第四次生物大灭绝，古代爬行类动物、海洋生物遭遇重创
主要原因：海平面下降之后又上升了，出现了大面积缺氧的海水”
……
可以看出
这两次都有海平面下降的现象
这是外界对地球的影响吗
难道外界对地球的最大影响
是海平面下降

那么
什么样的外界条件
会造成地球大面积的海水下降呢

4、第一、二次生物大灭绝是全球气候变冷造成的
那是什么原因引起全球气候变冷的呢？
5、什么原因造成海洋退却呢？
6、为什么，每次生物大灭绝事件后，总伴随着植物、动物的跳跃式的进化？

我想
每一个爱问为什么的人
一定会有类似的疑问
正如我们的先辈屈原
在一个漆黑的夜晚
抬起头
仰望星空
发出种种疑问一样

没有人能够明确回答这些问题
历史已经匆匆走了过去
没有留下任何明确的答案

但是
历史却给我们留下了诸多的遗迹
为我们提供了探索真相的线索
或许
这些线索代表的答案
就是历史的真相

那么
就让我们仔细看看我们的周围
看看我们地球的动物、植物
看看我们地球的生态系统

也许
那些不为人们注意的线索
就真实的存在我们的周围呢

7.6生物大灭绝的内因与外因分析

辩证法认为：
1）内因是事物变化发展的根本性原因，或称“根据”
也即第一位原因；
内因决定事物的发展发展的基本趋势和方向；
2）外因是事物变化发展的非根本性原因
或称“条件”，也即第二位原因；
外因通过内因而作用于事物的存在和发展
加速或延缓事物的发展进程
但不能改变事物的根本性质和发展的基本方向
3）二者同时存在，缺一不可
但外因必须通过内因而起作用

那么
在生物大灭绝这件事情上
何为外因？
何为内因？

地球上生物大灭绝事件是各种灾害共同影响的结果
科学家一直在研究大灭绝的起因和规律
并提出了多种解释
比如陨星撞击、宇宙射线变强、火山喷发、气候变化、大气成分变化、海洋盐度变化、地磁变化等
这些观点虽然听起来各不相关
但大致可以分成两部分
也就是来自地球内和地球外的影响

由内因与外因的辩证法可以知道
生物大灭绝应该是内因是根本原因
也就是地球内部的因素是根本原因：
其包括动物、植物、以及他们共同作用的生态系统
也包括环境的变化，比如火山喷发、气候变化、大气成分变化、海洋盐度变化、地磁变化等
正是这些因素
决定了日后生物大灭绝的发生
而外因也就是外部影响
包括陨星撞击、宇宙射线变强等等
通过内因而作用于事物的存在和发展
加速或生物大灭绝这个事件的发展进程

我们可以试想一下
从25亿年前出现了菌类和藻类
到5亿年前寒武纪生命大爆发
整整有20亿年的时间
在这段时间内
太阳率领整个太阳系包括地球
在茫茫的太空中已经转了8圈

如果太空存在一处对太阳系包括地球影响巨大的地域
那么
地球上应该存在8次相同的印迹
应该是细菌和藻类大面积灭绝的印迹
但是，我们有这方面的证据吗？

首先
应该有关于地质年代测定的方法
其次
应该有明确的、未被干扰的地质层
第三
应该有明确的测量内容
通过测量内容的数值
来正确反应当时的真实情况

由此看来
向地心钻探应该是一个好的方法
1、可以获得未被干扰的地质层
2、然后通过同位素测年方法测出地质年代
3、然后在测定其他一些内容，能够真实反应该地质年代的情况

也许
在这20亿年中
的确经历了8次大循环
但是
给地球也带了毁灭性的打击
但是
生命力极强的细菌、蓝藻
可以在很短时间内
重新繁殖扩大
最终很快布满了地球
顽强的占据着地球的大大小小的角落
细菌以裂殖的方式进行繁殖
在优越的条件下
细菌经20分钟就可以分裂一次
有人曾计算过一个大肠杆菌
经过一昼夜连续不断的分裂
所产生的后代将覆盖满整个地球表面
蓝藻也有其独特的优势
蓝藻有固氮的特性
它能够生活在贫瘠的基质上
蓝藻是新开拓的土地或未开拓的土地上最初的生物

一群不需要“后天的食物”；
不需要氧气；
不需要恒定气温；气压等
合适条件才能生存的细菌
谁又能阻挡其繁衍的脚步呢

正是蓝藻与细菌这种顽强生命力的内因
这种决定性的因素
意味着再恶劣的外因造成更恶劣的环境
哪怕经过20亿年
也阻挡不了他们的发展、壮大、延续
也出现不了生物大灭绝这样的事件

而后来的植物、动物
形状多样化、功能更强大
但是对环境的要求也越来越精细
一旦环境恶化
就会有灭顶之灾

那么
具体是什么样的内因
最终决定着大灭绝事件的发展方向呢
它怎样造成了地球环境的恶化
从而具有了可以形成了生物大灭绝的巨大隐患呢

7.7.1细菌和蓝藻

细菌和蓝藻是我们这颗星球上最古老的植物
它们大约相伴出现在33～35亿年前
由于二者都没有真正的细胞核
被同称为原核生物
又因为两者都以细胞直接分裂为主要的繁殖方式
也被合称为裂殖植物
但二者的区别又极其明显
细菌是不能营光合作用的异养生物
而蓝藻是能营光合作用的自养生物
两者在自然界中有着重要作用
并在植物系统演化进程中具有重大意义


最早出现的应该是异养型的生物
因为原始大气中没有氧
但是有很多自然形成的有机物
适合那些厌氧异养型细菌生存

世界上最早的生命是古细菌
所谓古细菌就是远古时代特殊生态环境下生活的细菌
其生活习性和化学组成都很特殊
它适合生活于高温、高盐和缺氧的环境
细胞壁不含肽聚糖；
细胞膜的脂类与其他任何生物都不一样；
RNA聚合酶和核糖体中的一种蛋白质都和真核细胞相似而和原核细胞不同
它们可能是地球形成初期古老细菌的代表
保持了古老的形态
很早就和其他细菌分道扬镳

细菌是微小的单细胞植物
通常菌体细胞直径在1微米左右
最小的细胞如微球菌其细胞直径仅0.15微米
而最大的细菌如旋动泡硫菌其细胞直径也不过18微米
细菌的细胞大都是无色透明的
因此需染色并用高倍显微锐才能进行观察
细菌的细胞结构非常简单
仅具有细胞壁、细胞膜、细胞质和内含物等
有些细菌具有一至数条细丝状鞭毛借以运动
有些细菌的细胞壁外面有一层叫做荚膜的透明胶状物质以资保护
还有些细菌生长到某个阶段菌体内细胞质失水浓缩形成厚壁芽孢以抵抗不良环境
细菌的外形常随环境的变化而改变
通常在形态上分为球状、杆状、螺旋状和丝状

1）球状的细菌称为球菌
根据细胞数目及排列情况又分为单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌和葡萄球菌等
较著名的肺炎双球菌、乳酸链球菌和金黄色葡萄球菌就属于这一类细菌

2）杆状的细菌称为杆菌
有的杆菌还有分枝
叫做分枝杆菌
根据杆菌能否形成芽孢又分为芽孢杆菌和无芽孢杆菌
结核杆菌、大肠杆菌和双歧杆菌是这一类细菌的代表

3）螺旋状的细菌称为螺旋菌
根据细胞弯曲程度和菌体硬度又分为弧菌、螺旋菌和螺旋体
如霍乱弧菌
欧回归热疏螺旋体等

4）丝状的细菌又称为放线菌
它是抗菌素的主要产生菌
迄今已知的抗菌素中
有三分之二是放线菌产生的
如链霉素、金霉素、氯霉素和土霉素等

细菌以裂殖的方式进行繁殖
在优越的条件下
细菌经20分钟就可以分裂一次
有人曾计算过一个大肠杆菌
经过一昼夜连续不断的分裂
所产生的后代将覆盖满整个地球表面
当然在实际生活中
由于昼夜温度及营养条件的变化细菌常会停止分裂甚至死亡
避免了这一可怕现象的发生

细菌分布范围极其广泛
几乎遍布于世界的每一个角落
无论是空气中、水中、土壤中、生物体中甚至人体内都有它们的踪迹
细菌在自然界分布广泛的原因是由于它们体积微小、易于散布
繁殖迅速、适应能力强
科学家们曾在空气稀薄的大气层中发现过厌氧细菌
也曾在冰封雪冻的南北极找到过嗜冷性细菌
还曾在零上七、八十度的温泉中找到过嗜热性细菌
甚至在岩浆喷发的活火山口也发现过细菌的存在

现存的细菌大约有2000种左右
它们在自然界中及人类生活中有着十分重要的作用

首先细菌是自然界物质循环过程中重要的分解者
大量的腐生细菌把动植物的尸体和排泄物以及各种遗弃物分解为简单物质
使得自然界中的水、碳、氮循环得以实现
其次许多细菌对农业生产有利
如土壤细菌可把复杂的有机物或不溶性物质分解成农作物可直接吸收的营养物质
提高土壤肥力
与豆科植物共生的根瘤菌和自生性固氮菌
能固定大气中的氮气
为植物提供氮素营养
磷细菌把磷酸钙、磷灰石、磷灰土分解为农作物容易吸收的养分
硅酸盐细菌能促进土壤中的磷、钾转化速度
某些细菌能用于植物保护、防治虫害
如能寄生于昆虫体内并使之死亡的青虫菌和杀螟杆菌
目前已被制成菌粉广泛应用
工业上利用枯草杆菌进行皮革脱毛、丝稠脱胶、棉布脱浆等生产
利用谷氨酸短杆菌生产味素和肌苷酸
利用乳酸杆菌、醋酸杆菌和丙酮丁醇梭菌制造乳酸、醋酸和丙酮丁醇等化工原料
医药卫生方面人们利用大肠杆菌产生的门冬酰胺酶来治疗白血病
利用肠膜状明串珠菌产生的右旋葡萄糖酐来替代血浆
人们还利用毒性减低的病原菌制造菌苗和抗血清用于防治疾病
例如霍乱菌苗可预防霍乱
卡介苗可预防肺结核
白喉抗血清用于治疗白喉
炭疽菌苗用于预防家畜的炭疽病
细菌还因细胞内含有染色体外遗传因子——质粒而被应用于遗传工程中

细菌有害的程度也相当严重
农业生产上许多作物病害都来自细菌
如水稻白叶枯病、马铃薯和蔬菜的软腐病、黄瓜和玉米的萎蔫病、棉花角斑病等
工业发酵常因杂菌污染而停止
制糖工业也常因肠膜状明串珠菌在糖汁中生长而导致糖难以产生结晶
腐生细菌能使肉类、粮食、水果、蔬菜等腐败
造成巨大经济损失
许多病害菌侵入人体导致严重疾病如伤寒、鼠疫、霍乱、痢疾、破伤风、白喉等
家畜、家禽感染马炭疽菌、猪霍乱菌、鸡霍乱菌可引起死亡
为着全面认识细菌
充分利用其价值并控制消灭其危害
科学家科做了不懈的努力

进入九十年代
利用有益细菌生产的营养保健品
在各种各样的单滋补品中独领风骚
如三株口服液、新大地生命源等产品
就是应用双歧杆菌制造的保健品
双歧杆菌是人体重要的生理菌群
它在人体内数量的多少直接影响着人的生理生化和免疫功能的参数
是决定人体健康状况的最重要的指标之一
但是由于它的生物学特性
使得这一细菌存在着生产难度大、存活时间短、服用效果差等缺点
我国科学家经过科学实验卫星搭载实验
成功地获得了世界上第一株两歧杆菌变异株优良菌种
这对于应用推广和提高我国人民身体素质方面具有重大的现实意义
最近外国科学家还找到了
能使木屑生成乙醇的细菌；
能吃残留农药的细菌；
能处理废水的细菌和能检测水中有毒物质的发光细菌
我们相信随着科学的日益进步
细菌的新价值也将被人们所发现和利用

蓝藻：蓝藻因其特有的蓝绿和暗绿色彩又被称为蓝绿藻
大多数蓝藻的细胞壁外面有粘滑的胶质衣鞘
因此又叫粘藻
由于与细菌一样具有原核和裂殖的特征
蓝藻曾一度被称为蓝细菌

蓝藻细胞内的原生质体不分化成细胞质和细胞核
而分化成周质和中央质两部分
周质位于细胞壁的内面
中央质的四周
蓝藻的光合作用色素如叶绿素a
藻蓝素和藻红素等就存在于周质的光合片层中
中央质位于细胞的中央
不具核膜和核仁但有染色质
故又叫原始核或原核

已知的蓝藻大约有2000种
其藻体类型有单细胞的、群体的和丝状体的
有些丝状蓝藻的营养细胞常特化为中空的异形胞
它往往具有固氮的功能
蓝藻分布极广
它在世界任何地方都有出现并常出现在其它植物所不能忍受的极端不良的环境中
由于大多数蓝藻具有胶质衣鞘故能耐干旱、高温和低温
在美国黄石公园85℃高温的温泉中曾发现有旺盛的蓝藻
并且有的蓝藻能忍受-190℃的低温达一周之久

由于蓝藻有固氮的特性
它能够生活在贫瘠的基质上
蓝藻是新开拓的土地或未开拓的土地上最初的生物
如在火山喷发而形成的岛屿上最先出现的往往是蓝藻
有些蓝藻生长在动、植物体中
如蝌蚪肠中有颤藻生长
苏铁根中、满江红叶腔中生有具固氮能力的项圈藻和念珠藻
有些蓝藻还与真菌共生形成地衣
水生蓝藻在营养丰富的水体中常大量发生形成水华
如位于亚洲和非洲大陆之间的著名的红海
就是因为水中生有大量的红束毛藻使得海水成为棕红色而得名的

蓝藻具有重要的经济意义
大多数具有异形胞的蓝藻因有固氮能力而受到人们普遍重视
早在1939年印度人就将其施入稻田土壤中以增加氮肥
1958年中国开始进行固氮蓝藻作晚稻肥源的研究
1978年湖北省数县推广试验证明放养蓝藻的晚稻比不放养的要增产近20％
近年美国科学家发现一种与西红柿共生的蓝藻能使西红柿结果率增加近50％
许多蓝藻可以食用
如葛仙菜、地术耳、发菜等
著名的发菜状如人的头发、颜色乌黑、略有腥味
常生长在贫瘠的土壤上
内蒙古地区一些退化的草场上长有大量发菜
因其谐音“发财”二字而倍受港澳同胞和海外华侨的晴睐
已被非洲乍得土著民族食用了几个世纪的螺旋藻近年引起了广泛重视

据分析螺旋藻含有丰富的蛋白质、糖类、脂肪、维生素和微量元素
尤其是含有人和动物不能合成的八种必需氨基酸
适于用作老人、儿童和病人的食品或珍贵动物饲、铒料的添加剂
最近联合国有关组织宣称：螺旋藻是21世纪人类的最佳食品和保健品
蓝藻的药用价值也越来越受到瞩目
如云南奇星施普瑞药业有限公司研制的新药——“施普瑞”胶囊对癌症治疗有奇效
许多蓝藻还是污水的指示植物
可以用于环境监测
蓝藻的危害也是很大的
鱼塘中如有大量蓝藻发生消耗过多氧气常使鱼窒息死亡
某些蓝藻常使鱼肉变得有土腥味
还有些蓝藻分泌有毒物质
引起家畜和人中毒
这一点应引起高度重视

作为最早出现的植物
细菌和蓝藻改变了原始地球的面貌
并为后来其它动植物的出现和发展提供了可能性
在我们追塑生命起源和进化历程的时候
请正视这样一个事实：
正是由于有了细菌和蓝藻这两类
既有益又有害、既可怕又可爱的古老植物的巨大贡献
才使得我们今日这个生命世界如此的生机勃勃和丰富多彩

7.7.2蓝藻起源于细菌？

生命的历史经历了几个重要阶段:

1）最初的生命应是非细胞形态的生命
当然
在细胞出现之前
必须有个“非细胞”或“前细胞”的阶段
病毒就是一类非细胞生物
只是关于它们的来历
是原始类型；还是次生类型
仍未定论
2）从非细胞到细胞是生物发展的第二个重要阶段
早期的细胞是原核细胞
早期的生物称为原核生物（细菌、蓝藻）
原核细胞构造简单
没有核膜
没有复杂的细胞器
3）从原核到真核是生物发展的第三个重要阶段
真核细胞具有核膜
整个细胞分化为细胞核和细胞质两个部分：细胞核内具有复杂的染色体装置
成为遗传中心；细胞质内具有复杂的细胞器结构
成为代谢中心
由核质分化的真核细胞
其机体水平远远高出于原核细胞
从单细胞真核生物到多细胞生物是生命史上的第四个重要阶段
随着多细胞体形的出现
发展了复杂的组织结构和器官系统
最后产生了高级的被子植物和哺乳动物

最初的问题产生于中间类型
如眼虫Euglena综合了动植物两界的双重特征
既有叶绿体而营光合作用
又能行动而摄取食物
植物学者把它们列为藻类
称为裸藻；动物学者把它们列为原生动物
称为眼虫
中间类型是进化的证据
却成为分类的难题
为了解决这个难题
早在19世纪60年代
人们建议成立一个由低等生物所组成的第三界
取名为原生生物界（Protista）
包括细菌、藻类、真菌和原生动物
这个三界系统解决了动植物界限难分的问题
但未被接受
整整100年后
直到20世纪60年代
才开始流行了一段时间
为不少教科书所采用

蓝藻显然起源于细菌
是细菌的一支；真核植物大概起源于原核蓝藻
是蓝藻的一支（见细胞起源）
从真核植物又分支发展为真菌和动物

一般说来
植物细胞有细胞壁和叶绿体
真菌细胞有壁无叶绿体
动物细胞无壁无叶绿体

7.8冰河期

在地质历史上
曾经出现过气候寒冷的大规模冰川活动的时期
称为冰河期(iceage)以下简称冰期

在冰河期以外的间冰期时
气候转暖
海平面上升
大地又恢复了生机

公认的这种冰期曾经有过三次：
即前寒武晚期、石炭-二叠纪和第四纪

公认1 前寒武晚期
即休伦冰河时期
出现于24亿年前到21亿年前
由于主要冰盖遗迹证据在休伦湖北岸被发现而命名
这可能是地球上最严重最漫长的寒冷期
其成因可能是大氧化事件
大气层中急剧增加的氧气破坏了原始大气中的主要温室气体甲烷所致


成冰纪冰河时期（Cryogenian）
出现于新元古代成冰纪
从8.5亿年前到6.3亿年前
这是十亿年来地球最严重的寒冷期
极地冰盖扩展到赤道；
甚至形成了雪球地球
海洋也完全冻结
火山喷发的二氧化碳因地球生物不能光合作用而逐步累积
最终形成的温室效应使得地球走出冰封
随后是埃迪卡拉生物群标志着多细胞生物的出现
以及寒武纪生命大爆发
各种生物的门基本都出现了。

安第斯-撒哈拉冰河时期
时间跨度较小
出现于古生代晚奥陶纪与志留纪
从4.6亿年前到4.3亿年前

公认2 石炭-二叠纪
即卡鲁冰河时期
出现于古生代末期的石炭纪与二叠纪
从3.6亿年前到2.6亿年前
因南非卡鲁地区发现的冰盖证据而命名
可能的原因是在此前的泥盆纪陆生植物大量繁育
导致地球大气中氧含量的增加
二氧化碳的大幅减少所致


公认3 第四纪冰河时期
或称作更新世冰河时期
当前冰河时期
或直接叫做冰河时期
开始于258万年前的上新世晚期，延续到迄今
此次冰河时期
地球处于冰期与间冰期交替出现的旋回
目前，地球上的大陆冰盖仅存在于南极洲、格陵兰、巴芬岛等处
第四纪冰期来临的时候
地球的年平均气温曾经比现在低10℃～15℃
全球有1/3以上的大陆为冰雪覆盖
冰川面积达5200万平方千米
冰厚有1000米左右
海平面下降130米


大冰期的成因：
有各种不同说法
1）许多研究者认为可能与太阳系在银河系的运行周期有关；
2）有的认为太阳运行到近银心点区段时的光度最小
使行星变冷而形成地球上的大冰期；
3）有的认为银河系中物质分布不均
太阳通过星际物质密度较大的地段时
降低了太阳的辐射能量而形成地球上的大冰期
4）地球物理学成因说影响：
有大气物理方面的，也有地理地质方面的影响
① 大气透明度的影响
频繁的火山活动等使大气层饱含着火山灰
透明度低
减少了太阳辐射量
导致地球变冷
② 构造运动的影响
构造运动造成陆地升降、陆块位移、视极移动
改变了海陆分布和环流型式
可使地球变冷
云量、蒸发和冰雪反射的反馈作用
进一步使地球变冷，促使冰期来临
③ 大气中CO2的屏蔽作用
CO2能阻止或减低地表热量的损失
如果大气中CO2含量增加到今天的2~3倍
则极地气温将上升8~9℃；
如果今日大气中的CO2含量减少55~60%
则中纬地带气温将下降4~5℃
在地质时期火山活动和生物活动使大气圈中CO2含量有很大变化
当CO2屏蔽作用减少到一定程度
则可能出现冰期。
5）大陨石的撞击：
造成大气层中的尘埃增加，也可能引发火山大规模的爆发。
6）火山爆发，特别是超级火山的喷发。


大冰期的成因有各种不同说法
但大冰期有几个重要的因素已达成共识：
1）大气层的组成：二氧化碳、甲烷等的浓度。
2）地球轨道的变化：也就是所谓的米兰科维奇循环
也可能和太阳在银河系中的位置有关系。
3）板块运动：板块运动造成地球表面海洋和陆地位置的变动
这会影响风、洋流、气流，造成地球能量收支上的改变。
4）太阳输出能量的变动：如太阳活动周期性的变动。
5）地月系统的轨道动力学。

冰期对全球的影响是显著的。
1、大面积冰盖的存在改变了地表水体的分布
晚新生代大冰期时
水圈水分大量聚集于陆地而使全球海平面大约下降了100米
如果现今地表冰体全部融化
则全球海平面将会上升80~90米
世界上众多大城市和低地将被淹没。
2、冰期时的大冰盖厚达数千米
使地壳的局部承受着巨大压力而缓慢下降
有的被压降100~200米
南极大陆的基底就被降于海平面以下
北欧随着第四纪冰盖的消失
地壳则缓慢在上升
这种地壳均衡运动至今仍在继续着
3、冰期改变了全球气候带的分布
大量喜暖性动植物种灭绝

7.9猜测：早期的大气构成决定了生物大灭绝的必然性

早期的地球是什么样子？
早期的大气层主要由那些气体组成？

我们对此一无所知
仅仅知道
最简单的生物
比如细菌、蓝藻在25亿年前出现了
除此之外
再无它物
地球是一片荒凉

那时
海里有水（海里的水又从哪里来的呢）
天空有大气
而大气的构成应该比较单调吧：
或许主要成分是水分子、甲烷
还有小部分CO2等等

这种简单的大气组成
是一种不稳定的状态
水分子易液化
甲烷易燃烧
这种不稳定的大气层
在25亿年前出现蓝藻后
便很快彻底暴露出严重的隐患

蓝藻能进行光合作用
释放出氧气
当数以万亿计的蓝藻疯狂的进行繁殖时
他们应很快占领了整个地球的水系

然后每天进行着巨量的氧气排放
而此时
消耗氧气的生物相对较少
（细菌是厌氧型的生物）
这样
没有消耗
只有积累的过程
氧气量会达到惊人的数量
其所占大气的比例
也会达到惊人的比例

而一旦达到惊人的比例
比如：氧气占大气的比例为70%、80%、或90%时
整个地球就变成一个巨大的氧气瓶
随时会被引爆

直到有一天
从地球外冲进来足够的天外陨石
大爆炸开始了
剧烈的爆炸、燃烧
将大部分陨石完全烧净
同时也消耗了绝大部分氧气

大爆炸将的能量大体分为三部分把
1、喷向外太空。同时也带走一部分水分
2、消散在天空
3、巨大的能量、强光等融化了岩石、土地，
同时将生物的身体永远的烙在岩石中
这应该就是我们现在看到的化石吧

生物大灭绝开始了

然而
这仅仅是灾难的开始

我们假设一下
假如大气层构成很简单
大爆炸后
整个天空变成近乎真空了
（甲烷、氧气燃烧掉了，水蒸气被喷到地球外）
此时
整个地球外大气层突然变成了巨大的真空球腔
球心是地球

那么
随后会发生什么呢

我们可以肯定地说：
1、海水一定会大量蒸发。海平面下降
2、气温一定会下降。大量海水蒸发必然需要吸收很大的热量
3、冰川一定会出现。

这就是地球的冰河期
也就是说
大爆炸造成了生物大灭绝
同时也将地球带入漫长的冰河期

假设大气层压力从1变为0
要重新充满整个大气层
需要多少水呢

水从液体变成同压力的气体
体积会增大1000多倍

整个大气层1000千米
那么
理论上
重新充满大气层需要地球表面积乘以1千米厚的水
也就是说
如果地球表面全是水的话
水面高度将下降1000米
（地球发生的大爆炸肯定不是全球性的
所以，海平面应该下降数百米吧
这需要用计算机进行模拟该过程
才能精确确定海平面到底下降了多少）

在海水气化、气压增高的过程中
应该存在着反向过程：
随着气温的下降
一部分水蒸气很快又变成液体水
重回大海
所以，气压增加应该不会一直很快
这样看来
气压的恢复过程
不是一帆风顺
这必将是一个长期的渐进式的过程
这也决定了地球冰河期必将是一个漫漫征程

这种状态应该持续下去
直到大气层中真正的气体
比如氧气浓度达到一定程度
气压才会真正稳定下来
海水的气化过程才会停止
而此时
随着氧气的浓度增大
新一轮的大爆炸又会随时拉开序幕


我们来看看生物大灭绝
第一、 二、四次生物大灭绝
原因都是全球气候变冷、海洋退却造成的

再来看看冰河期
……
公认1 前寒武晚期
即休伦冰河时期
出现于24亿年前到21亿年前
由于主要冰盖遗迹证据在休伦湖北岸被发现而命名
这可能是地球上最严重最漫长的寒冷期
其成因可能是大氧化事件
大气层中急剧增加的氧气破坏了原始大气中的主要温室气体甲烷所致

公认2 石炭-二叠纪
即卡鲁冰河时期
出现于古生代末期的石炭纪与二叠纪
从3.6亿年前到2.6亿年前
因南非卡鲁地区发现的冰盖证据而命名
可能的原因是在此前的泥盆纪陆生植物大量繁育
导致地球大气中氧含量的增加
二氧化碳的大幅减少所致

……
2次公认的冰河期发生的原因：
第一次：
其成因可能是大氧化事件
大气层中急剧增加的氧气破坏了原始大气中的主要温室气体甲烷所致
第二次：
泥盆纪陆生植物大量繁育
导致地球大气中氧含量的增加
二氧化碳的大幅减少所致

可以看出
2次冰河期的主要原因
都指向大气中氧含量增加
这也从数据上证明地球大爆炸的可能性

有了足够的氧气
然后再来了足够的陨石
大爆炸必然会发生

如此来看
生物大灭绝、冰河期是同一事件的2个表现形式
这同一事件就是
不稳定的地球大气层发生了大爆炸
生物灭绝了
地球进入冰河期

我们永远不可能回到过去
不可能亲眼目睹远古地球上发生的大爆炸事件
但是
我们可以利用高度发达的科技
重新模拟、验证地球上的大爆炸事件


今日的大气层是一个比较稳定的状态
这样的大气构成
使地球在很成很长的时期内
也不能变成一个巨大的氧气瓶
因为真正的气体---氮气能够占到78%
而氧气所占比例较少的情况下
即便来了足够的陨石
消耗了所有的氧气
那么
气压降低的值也不会太大
也不会形成很大的真空度
海水也不会气化

假如果远古时候大气构成过于单一
造成了生物大灭绝
那么
什么时候、什么原因
大气组成发生了改变？
氮气能够占到78%
那么，氮气从哪里来的呢？

7.10大气层综述

大气层源自希腊语：ατμ?? - atmos“蒸气”及σφα?ρα- sphaira“球体”）
也许是一层受到重力吸引聚拢在拥有巨大质量天体周围的气体
而如果重力够大且且气体的温度够低
就能长期保留住

大气层又称大气圈
是因重力关系而围绕着地球的一层混合气体
是地球最外部的气体圈层
包围着海洋和陆地
大气层的厚度大约在1000千米以上
但没有明显的界限
在离地表2000~16000公里高空仍有稀薄的气体和基本粒子
由于地磁场的保护作用
使得大气层在太阳风及宇宙高能射线流的刮蚀作用下得以保存

大气中的气体散射蓝光的波长远胜于其他波长
因此从太空中看见的地球会出现蓝色的光晕


在地下
土壤和某些岩石中也会有少量气体
它们也可认为是大气圈的一个组成部分

如果没有大气层
地球的气压会跌到零
几乎地球上所有生物都会死
太空陨石、卫星碎片、尘、冰等就会撞落地面
地球的表面会同月球差不多

大气层有一层臭氧层
隔离太阳得大部份紫外光
如果着一层弱了
就会令人皮肤烧伤
而导致皮肤癌等疾病

地球大气的主要成分为
氮、氧、氩、二氧化碳和不到0.04%比例的微量气体
大气层的成分主要有氮气
占78．1%；
氧气占20．9%；
氩气占0．93%；
还有少量的二氧化碳、稀有气体（氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气）和水蒸气
大气层的空气密度随高度而减小
越高空气越稀薄

这些混合气体被称为空气
地球大气圈气体的总质量约为5.136×10^21克
相当于地球总质量的百万分之0.86
由于地心引力作用
几乎全部的气体集中在离地面100公里的高度范围内

其中75%的大气又集中在地面至10公里高度的对流层范围内
根据大气温度垂直分布和运动特征
在对流层之上还可分为平流层、中气层、增温层等
大气层保护地表避免太阳辐射直接照射
尤其是紫外线；
也可以减少一天当中极端温差的出现

地球就被这一层很厚的大气层包围着
整个大气层随高度不同表现出不同的特点
分为：
对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层
再上面就是星际空间了

1）对流层
对流层在大气层的最低层
紧靠地球表面
其厚度大约为10至20千米
对流层的大气受地球影响较大
云、雾、雨等现象都发生在这一层内
水蒸气也几乎都在这一层内存在
还存在大部分的固体杂质
这一层的气温随高度的增加而降低
大约每升高1000米
温度下降5～6℃；动、植物的生存
人类的绝大部分活动
也在这一层内
因为这一层的空气对流很明显
故称对流层




2）平流层
对流层以上是平流层
大约距地球表面20至50千米
平流层的空气比较稳定
大气是平稳流动的
故称为平流层
在平流层内水蒸气和尘埃很少
并且在30千米以下是同温层
其温度在－55℃左右
温度基本不变
在30千米至50千米内温度随高度增加而略微升高


3）中间层
平流层以上是中间层
大约距地球表面50至85千米
这里的空气已经很稀薄
突出的特征是气温随高度增加而迅速降低
空气的垂直对流强烈

4）暖层
中间层以上是暖层
大约距地球表面100至800千米层
最突出的特征是当太阳光照射时
太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收
因此温度升高
故称暖层

5）散逸层
散逸层在暖层之上
为带电粒子所组成

大气层除此之外
还有两个特殊的层：
即臭氧层和电离层

臭氧层距地面20至30千米
实际介于对流层和平流层之间
这一层主要是由于氧分子受太阳光的紫外线的光化作用造成的
使氧分子变成了臭氧

电离层很厚
大约距地球表面80千米以上
电离层是高空中的气体
被太阳光的紫外线照射
电离层由带电荷的正离子和负离子及部分自由电子形成的
电离层对电磁波影响很大
我们可以利用电磁短波能被电离层反射回地面的特点
来实现电磁波的远距离通讯


自然状态下
大气是由混合气体、水汽和杂质组成
除去水汽和杂质的空气称为干洁空气
干洁空气的主要成分为78.09%的氮
20.94%的氧
0.93%的氩
这三种气体占总量的99.96%
其它各项气体含量计不到0.1%
这些微量气体包括氖、氦、氪、氙等稀有气体
在近地层大气中上述气体的含量几乎可认为是不变化的
称为恒定组分

在干洁空气中
易变的成分是二氧化碳(CO2)、臭氧(O3)等
这些气体受地区、季节、 气象以及人类生活和生产活动的影响
正常情况下
二氧化碳含量在20km以上明显减少
近地层干洁空气组成如表1-1-1所示

大气中组分是不稳定的
无论是自然灾害
还是人为影响
会使大气中出现新的物质
或某种成分的含量过多地超出了自然状态下的平均值
或某种成分含量减少
都会影响生物的正常发育和生长
给人类造成危害
这是环境保护工作者应研究的主要对象

7.10.1对流层

定义1：大气最下层
厚度(8～17 km)随季节和纬度而变化
随高度的增加平均温度递减率为6.5℃/ km
有对流和湍流
天气现象和天气过程主要发生在这一层
应用学科：大气科学（一级学科）；大气（二级学科）

定义2：恒星内部冷热气体不断升降对流的区域
应用学科：天文学（一级学科）；天体物理（二级学科）　地球对流层（troposphere）
位于大气的最低层
集中了约75%的大气质量和90%以上的水汽质量
其下界与地面相接
上界高度随地理纬度和季节而变化
在低纬度地区平均高度为17～18公里
在中纬度地区平均为10～12公里
极地平均为8～9公里
并且夏季高于冬季

对流层从地球表面开始向高空伸展
直至对流层顶
即平流层的起点为止
它的高度因纬度而不同
在低纬度地区大约17至18公里
在中纬度的地区高10至12公里
在高纬度地区只有8至9公里
在高纬度的地区
因为地表的摩擦力会影响气流
形成了一个平均厚2公里的行星边界层
这一层的形成主要依靠地形而有所不同
而且亦会被逆流层的分隔而与对流层的其他部份分开

英语里的对流层一字“Troposphere”的字首
是由希腊语的“Tropos”（意即“旋转”或“混合”）引伸而来
正因对流层是大气层中湍流最多的一层
喷射客机大多会飞越此层顶部（即对流层顶）用以避开影响飞行安全的气流

在宇宙中恒星也有对流层
太阳内部能量向外传播除辐射
还有对流过程
即从太阳0.71个太阳半径向外到达太阳大气层的底部
这一区间叫对流层
这一层气体性质变化很大
很不稳定
形成明显的上下对流运动
这是太阳内部结构的最外层

接近地球表面的一层大气层
空气的移动是以上升气流和下降气流为主的对流运动
叫做“对流层”
平均厚度约为12km
它的厚度不一
其厚度在地球两极上空为8公里
在赤道上空为17公里
是大气中最稠密的一层
总质量占大气层的四分之三还要多
大气中的水汽几乎都集中于此
是展示风云变幻的“大舞台”：
刮风、下雨、降雪等天气现象都是发生在对流层内
对流层最显著的特点是有强烈的对流运动

该层有如下特点：
（1）温度随高度的增加而降低：
这是因为该层不能直接吸收太阳的短波辐射
但能吸收地面反射的长波辐射而从下垫面加热大气
因而靠近地面的空气受热多
远离地面的空气受热少
每升高1km气温约下降6.5度

（2）空气对流：因为岩石圈与水圈的表面被太阳晒热
而热辐射将下层空气烤热
冷热空气发生垂直对流
又由于地面有海陆之分、昼夜之别以及纬度高低之差
因而不同地区温度也有差别
这就形成了空气的水平运动

（3）温度、湿度等各要素水平分布不均匀：
大气与地表接触
水蒸气、尘埃、微生物以及人类活动产生的有毒物质进入空气层
故该层中除气流做垂直和水平运动外
化学过程十分活跃
并伴随气团变冷或变热
水汽形成雨、雪、雹、霜、露、云、雾等一系列天气现象

7.10.2平流层
同温层 定义1：从对流层顶到约50 km高度的大气层
层内温度通常随高度的增加而递增
底部温度随高度变化不大
应用学科：大气科学（一级学科）；大气（二级学科）

定义2：距地表约10～50 km处的大气层
位于对流层之上
逸散层之下
应用学科：生态学（一级学科）；全球生态学（二级学科）　流层（stratosphere）
亦称同温层
是地球大气层里上热下冷的一层
此层被分成不同的温度层
当中高温层置于顶部
而低温层置于低部
它与位于其下贴近地表的对流层刚好相反
对流层是上冷下热的
在中纬度地区
平流层位于离地表10公里至50公里的高度
而在极地
此层则始于离地表8公里左右

对流层上面
直到高于海平面50公里这一层
气流主要表现为水平方向运动
对流现象减弱
这一大气层叫做“平流层”
又称“同温层”
这里基本上没有水汽
晴朗无云
很少发生天气变化
适于飞机航行
在20～30公里高处
氧分子在紫外线作用下
形成臭氧层
像一道屏障保护着地球上的生物免受太阳紫外线及高能粒子的袭击

7.10.3中间层（Mesosphere）又称中层
自平流层顶到85千米之间的大气层

该层内因臭氧含量低
同时
能被氮、氧等直接吸收的太阳短波辐射已经大部分被上层大气所吸收
所以温度垂直递减率很大
对流运动强盛
中间层顶附近的温度约为190K；空气分子吸收太阳紫外辐射后可发生电离
习惯上称为电离层的D层；有时在高纬度地区夏季黄昏时有夜光云出现

物质组成：氮气和氧气为主
几乎没有臭氧
该层的60-90公里高度上
有一个只有在白天出现的电离层
叫做D层

中间层以上
到离地球表面500公里
叫做“热层”
在这两层内
经常会出现许多有趣的天文现象
如极光、流星等




7.10.4电离层/暖热层
电离层是地球大气的一个电离区域
60千米以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态
电离层是部分电离的大气区域
完全电离的大气区域称磁层
也有人把整个电离的大气称为电离层
这样就把磁层看作电离层的一部分
大约距地球表面100至800千米
最突出的特征是当太阳光照射时
太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收
因此温度升高
故称又暖层
散逸层在暖层之上
为带电粒子所组成

该层特点是：
除地球外
金星、火星和木星都有电离层
电离层从离地面约50公里开始一直伸展到约1000公里高度的地球高层大气空域
其中存在相当多的自由电子和离子
能使无线电波改变传播速度
发生折射、反射和散射
产生极化面的旋转并受到不同程度的吸收

在电离作用产生自由电子的同时
电子和正离子之间碰撞复合
以及电子附着在中性分子和原子上
会引起自由电子的消失
大气各风系的运动、极化电场的存在、外来带电粒子不时入侵
以及气体本身的扩散等因素
引起自由电子的迁移
在55公里高度以下的区域中
大气相对稠密
碰撞频繁
自由电子消失很快
气体保持不导电性质
在电离层顶部
大气异常稀薄
电离的迁移运动主要受地球磁场的控制
称为磁层

电离层的主要特性由电子密度、电子温度、碰撞频率、离子密度、离子温度和离子成分等
空间分布的基本参数来表示
但电离层的研究对象主要是电子密度随高度的分布
电子密度（或称电子浓度）是指单位体积的自由电子数
随高度的变化与各高度上大气成分、大气密度以及太阳辐射通量等因素有关
电离层内任一点上的电子密度
决定于上述自由电子的产生、消失和迁移三种效应
在不同区域
三者的相对作用和各自的具体作用方式也大有差异


7.10.5外层大气层
又名散逸层
热层顶以上是外大气层
延伸至距地球表面1000公里处
这里的温度很高
可达数千度；
大气已极其稀薄
其密度为海平面处的一亿亿分之一